(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を処理するための方法であって、
処理チャンバの処理領域に基板を位置決めするステップと、
前記処理チャンバに配置された前記基板の表面を酸素含有ガスに暴露して、前記表面上に第一酸素含有層を形成するステップと、
前記基板を前記処理領域から除去するステップと、
前記処理領域に設けられたチャンバコンポーネントの表面上にゲッタリング層を堆積するステップと、
前記処理領域に前記基板を再度位置決めするステップと、
前記基板の表面の少なくとも一部を暴露するために、前記第一酸素含有層の少なくとも一部を除去するステップと、
前記基板の表面を酸素含有ガスに暴露して、前記表面上に第二酸素含有層を形成するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
第一酸素含有層を形成するステップ、前記第一酸素含有層の少なくとも一部を除去するステップ、第二酸素含有層を形成するステップはすべて前記処理チャンバ内で実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第二酸素含有層の少なくとも一部を除去して、前記基板の表面を露出するステップと、前記基板の前記露出された表面の少なくとも一部の上にエピタキシャル層を堆積するステップとをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第二酸素含有層の少なくとも一部を除去して前記基板の前記表面を露出するステップをさらに有し、
第一酸素含有層を形成するステップ、前記第一酸素含有層の少なくとも一部を除去するステップ、第二酸素含有層を形成するステップ、前記第二酸素含有層の少なくとも一部を除去するステップはすべて前記プロセスチャンバから前記基板を取り除く前に実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ゲッタリング層が、シリコン及びゲルマニウムからなる群から選択された材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸素含有ガスが、二原子酸素（Ｏ２）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記酸素含有ガスが、オゾン（Ｏ３）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第一酸素含有層を形成するステップ又は前記第二酸素含有層を形成するステップが、前記基板を紫外線（ＵＶ）光に暴露するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
半導体基板を処理するための方法であって、
処理チャンバの処理領域に基板を位置決めするステップと、
前記処理チャンバに配置された前記基板の表面を酸素含有ガスに暴露して、前記表面上に第一酸素含有層を形成するステップと、
前記基板を前記処理領域から除去するステップと、
処理チャンバ内の処理領域に設けられたチャンバコンポーネントの表面上にゲッタリング層を形成するステップと、
前記処理チャンバの前記処理領域に前記基板を再度位置決めするステップと、
前記基板の表面の少なくとも一部を暴露するために、前記第一酸素含有層の少なくとも一部を除去するステップと、
前記基板の表面を酸素含有ガスに暴露して、前記表面上に第二酸素含有層を形成するステップとを有し、
第一酸素含有層を形成するステップ、前記第一酸素含有層の少なくとも一部を除去するステップ、第二酸素含有層を形成するステップはすべて処理チャンバ内で実行される、方法。
【請求項１０】
前記第二酸素含有層の少なくとも一部を除去して、前記基板の表面を露出するステップと、前記基板の前記露出された表面の少なくとも一部の上にエピタキシャル層を堆積するステップとをさらに有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記酸素含有ガスが二原子酸素（Ｏ２）を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸素含有ガスがオゾン（Ｏ３）を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一酸素含有層を形成するステップ又は前記第二酸素含有層を形成するステップが、前記基板を紫外線（ＵＶ）光に暴露するステップを備える、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は概して、半導体基板を処理するための方法および装置に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、シリコン基板の表面を洗浄するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
[0002]集積回路がシリコンおよび他の半導体基板に形成されている。単結晶シリコンの場合、基板は、溶融シリコンの浴からインゴットを成長させてから、固化インゴットを複数のウェーハに切り取ることによって作られる。次いでエピタキシャルシリコン層が、ドープまたはアンドープ可能な欠陥のないシリコン層を形成するために、単結晶シリコンウェーハ上に形成されてもよい。トランジスタなどの半導体デバイスは、エピタキシャルシリコン層から製造される。形成されたエピタキシャルシリコンの電気特性は概して、単結晶シリコン基板の特性よりも良好である。
【０００３】
[0003]単結晶シリコンおよびエピタキシャルシリコン層の表面は、通常の周囲条件に暴露される場合に、汚染に感染しやすい。したがって、基板は、エピタキシャル層の形成などの種々の半導体プロセスを実施する前に、シリコンウェーハ表面に見られる不純物および粒子を除去するために洗浄される必要がある。
【０００４】
[0004]在来、半導体基板は、ウェット洗浄プロセスや在来のプラズマ洗浄プロセスを使用して洗浄される。しかしながら、ウェット洗浄プロセスは「待ち時間」の問題を有しており、これは、１つのロット内の異なるウェーハごとのアイドル時間の変動によって、ウェーハロットにおけるウェーハ間の変動をもたらす恐れがある。在来のリモートまたはイン・シトゥープラズマ洗浄プロセスは、気相または洗浄プロセス中に形成される不要な種の生成によって、チャンバおよびこのチャンバで処理された基板の汚染に起因して極めて困難である。これらの不要な種は、所望の種の洗浄動作を制限するか、洗浄プロセスに他の複雑な問題を持ち込む。
【０００５】
[0005]したがって、基板表面を洗浄するための、とりわけ、エピタキシャル堆積プロセスを実施する前に基板表面を洗浄するための方法および装置が必要とされる。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]本発明は概して、基板を処理するための装置であって、処理領域を形成する１つ以上の壁と、該処理領域に電磁エネルギを送出するように適合されたプラズマ発生源と、該処理領域にシリコン含有ガスを送出するように適合された第１のガス源と、該処理領域に酸化ガスを送出するように適合された第２のガス源とを備える低エネルギ洗浄チャンバと；エピタキシャル層堆積チャンバと；移送領域と、該低エネルギ洗浄チャンバ内の第１の位置と、該エピタキシャル層堆積チャンバ内の第１の位置との間に基板を移送するように適合されたロボットとを囲む１つ以上の壁を有する移送チャンバとを備える装置を提供する。
【０００７】
[0007]本発明の実施形態はさらに、処理領域を形成する１つ以上の壁と、該処理領域に電磁エネルギを送出するように適合されたプラズマ発生源と、該処理領域内に位置決めされたシールドであって、該シールドが作られた材料が、シリコン、イットリウム、酸化イットリウム、ゲルマニウム、ホウ素、リンおよびシリコンゲルマニウム化合物からなる群より選択されるシールドと、基板サポート表面、およびＲＦ電源によってバイアスされるように適合されたバイアス電極を有する基板サポートと、該処理領域に酸化ガスを送出するように適合された第１のガス源と、該処理領域に不活性ガスを送出するように適合された第２のガス源と、該処理領域にシリコン含有ガスを送出するように適合された第３のガス源とを備える、低エネルギ洗浄プロセスを実施するための装置を提供する。
【０００８】
[0008]本発明の実施形態はさらに、エピタキシャル層を形成するための方法であって、洗浄チャンバの処理領域に位置決めされたチャンバコンポーネントの表面にゲッタリング層を堆積するステップと、該洗浄チャンバの該処理領域内に位置決めされた基板サポート上に基板を位置決めするステップと、該基板サポート上に位置決めされた該基板の表面を酸化するステップと、該基板サポート上に位置決めされた該基板の該酸化表面の少なくとも一部を除去するステップと、該表面を水素含有ガスに暴露することによって該酸化表面の少なくとも一部を除去した後に該基板の該表面をパッシベーションするステップと、該基板を該洗浄チャンバからエピタキシャル層堆積チャンバに移送するステップと、該パッシベーション表面の少なくとも一部にエピタキシャル層を堆積するステップとを備える方法を提供する。
【０００９】
[0009]本発明の実施形態はさらに、処理領域を形成する１つ以上の壁であって、該１つ以上の壁のうちの少なくとも１つは、該１つ以上の壁の該少なくとも１つの温度を制御するための熱交換デバイスを含有する壁と、電磁エネルギを該処理領域に送出するように適合されたプラズマ発生源と、該処理領域内に位置決めされたシールドと、基板サポート表面、ＲＦ電源によってバイアスされるように適合されたバイアス電極、および該基板サポート表面の温度を制御するための基板サポート熱交換デバイスを有する基板サポートと、該処理領域に酸化ガスを送出するように適合された第１のガス源と、該処理領域にエッチングガスを送出するように適合された第２のガス源とを備える、低エネルギ洗浄プロセスを実施するための装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
[0010]本発明の上記に引用された特徴が詳細に理解されるように、上記で簡潔に要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照してなされてもよく、この一部は添付の図面に例示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の通常の実施形態のみを例示しており、また、本発明は他の等しく効果的な実施形態を許容可能であるため、この範囲を制限するものとはみなされるべきではない点に留意されたい。
【図１】図１は、本発明の一実施形態にしたがった洗浄チャンバの側断面図を概略的に例示している。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の別の実施形態にしたがった洗浄チャンバの側断面図を概略的に例示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった洗浄チャンバの側断面図を概略的に例示している。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にしたがった半導体基板洗浄方法のフローチャートを例示している。
【図４】図４は、洗浄チャンバの部分的側断面図を概略的に例示している。
【図５】図５は、本発明の一実施形態にしたがったクラスタツールの平面図を概略的に例示している。
【００１１】
[0017]理解を容易にするために、図面に共通の同一要素を示すのに、可能な場合は同一の参照符号が使用されている。一実施形態に開示されている要素は、特に記載なく他の実施形態に利用されてもよいことが想定されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
[0018]本発明は概して、半導体基板（またはウェーハ）上にクリーンかつダメージのない表面を形成するための装置および方法を提供する。本発明の一実施形態は、エピタキシャル層を形成する前に、プラズマ洗浄プロセスに基板表面を暴露するように適合された洗浄チャンバを含有するシステムを提供する。一実施形態において、洗浄プロセスを基板に実施する前に洗浄チャンバの内部表面にゲッタリング材料を堆積することによって、洗浄チャンバで処理された基板の汚染物を減少するための方法が用いられる。ゲッタリング材料は、洗浄チャンバで見られる汚染物を捕捉するものであるため、処理済み基板がクリーンであることを保証することができ、また後にチャンバで処理された基板は同じ所望の洗浄結果を有することになる。一実施形態において、酸化およびエッチングステップは、上部にエピタキシャル膜を有することができる基板にクリーンな表面を暴露または生成するために、洗浄チャンバで基板に対して繰り返し実施される。一実施形態において、低エネルギプラズマがエッチングステップ中に使用される。低エネルギのプラズマは、基板のＲＦバイアス電力を低下させ、基板全体に印加されるバイアス電位を調整し、処理チャンバでプラズマを発生させるのに使用されるＲＦ電力をパルスにし、基板のＲＦバイアス電力をパルスにし、軽量な原子種を含有するプラズマを形成し、プラズマを閉じ込めるためにプラズマシールドを使用し、プラズマに対する基板の処理位置を調整することによって、かつ／またはこれらの組み合わせによって達成されてもよい。
【００１３】
洗浄チャンバ
[0019]図１は、本発明の一実施形態にしたがった洗浄チャンバ１００の側断面図を概略的に例示している。洗浄チャンバ１００は、処理領域１２２において基板１０２を洗浄可能な誘導結合プラズマ処理チャンバである。一実施形態において、洗浄チャンバ１００は、誘導結合無線周波数（ＲＦ）源を使用する、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａから入手可能な改良型減結合プラズマ窒化（ＤＰＮ）チャンバである。ＤＰＮチャンバについての詳細な説明は、本明細書に説明されているプロセスのうちの１つ以上を実施するように適合されてもよく、「Ｐｌａｓｍａ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」と題された米国特許第６，６６０，６５９号、および「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｐｒｏｆｉｌｅ ｉｎ ｐｌａｓｍａ ｎｉｔｒｉｄｅｄ ｇａｔｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｙｅｒｓ」と題された米国特許第７，１２２，４５４号に見られ、両者とも参照により本明細書に組み入れられる。
【００１４】
[0020]洗浄チャンバ１００は概して、ＲＦ源アセンブリ１９１と、処理チャンバアセンブリ１９３と、基板サポートアセンブリ１９４とを備える。処理チャンバアセンブリ１９３は概して、処理領域１２２に真空を形成するために使用される複数のコンポーネントを備え、プラズマプロセスはここで実施可能である。一般的に、処理チャンバアセンブリ１９３は、処理領域１２２を密閉するチャンバベース１２７と、チャンバ壁１２８とチャンバ蓋１２９とを備える。処理領域１２２は、チャンバベース１２７および／またはチャンバ壁１２８を介して処理領域１２２に接続されている真空ポンプ１１０を使用して所望の真空圧にされることが可能である。概して、チャンバ壁１２８およびチャンバベース１２７は、アルミニウムなどの金属や他の適切な材料から形成されてもよい。
【００１５】
[0021]一実施形態において、チャンバ壁１２８およびチャンバ蓋１２９は温度制御されてもよい。在来の方法および／または熱交換デバイスが、種々のチャンバコンポーネントを加熱および冷却するために使用されてもよい。例えば、チャンバ壁１２８およびチャンバ蓋１２９は、処理チャンバアセンブリ１９３外に位置決めされた、ランプアレイなどのヒーター（図示せず）によって加熱されてもよい。別の例では、チャンバ壁１２８およびチャンバ蓋１２９を冷却するために、冷却ガスが処理チャンバアセンブリ１９３外で循環されてもよい。別の例では、チャンバ壁１２８およびチャンバ蓋１２９に埋め込まれてもよい加熱および／または冷却導管が、温度を制御するための流体加熱／冷却デバイスに接続されてもよい。処理チャンバアセンブリ１９３の温度を制御するために使用されてもよい方法および装置が、「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｗａｌｌｓ ｏｆ ａ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｄｕｒｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」と題された米国特許第６，０８３，３２３号に見られ、これは参照により本明細書に組み入れられる。
【００１６】
[0022]一実施形態において、ＲＦ源アセンブリ１９１は、コイル１０９に接続されているＲＦ発生器１０８およびＲＦ整合回路１０８Ａを概して含有する誘導タイプＲＦ源である。コイル１０９はチャンバ蓋１２９に隣接して位置決めされている。一実施形態において、ＲＦ発生器１０８は、約４００ｋＨｚ〜約６０ＭＨｚの周波数で約０〜約３０００Ｗで動作してもよい。一例において、ＲＦ発生器１０８は１３．５６ＭＨｚの周波数で動作する。一実施形態において、ＲＦ発生器１０８は、低エネルギレベルおよび／またはプラズマ密度を有するプラズマを発生させるために、ＲＦエネルギのパルスをコイル１０９に提供してもよい。
【００１７】
[0023]チャンバ蓋１２９は概して、誘導ＲＦ源アセンブリ１９１から送出されたＲＦエネルギによって処理領域１２２にプラズマを形成可能になっている誘電コンポーネント（例えば、石英、セラミック材料（例えばアルミナ））である。
【００１８】
[0024]一実施形態において、処理チャンバアセンブリ１９３はまた、チャンバベース１２７と、チャンバ壁１２８とチャンバ蓋１２９とによって画成されている処理領域１２２に１つ以上のプロセスガスを送出するように適合されたガス送出システム１５０を含有する。一実施形態において、処理領域１２２は、発生したプラズマと、チャンバで実施された準備プロセスとからチャンバ壁１２８および／またはチャンバ蓋１２９を保護するための１つ以上のシールド１３０によって囲まれている。一実施形態において、ガス送出システム１５０は、高濃度オゾン（Ｏ３）を含有するガスのストリームを発生させるように構成されているオゾン発生器を備える。一実施形態において、ガス送出システムは、ごく少数を列挙するが、シリコン含有ガス（例えば、シラン）、水素含有ガス（例えば、Ｈ２）、ゲルマニウム含有ガス、塩素含有ガス、酸素含有ガス（例えば、Ｏ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、ホウ素含有ガス（例えば、ジボラン）、および／またはリン含有ガス（例えば、ホスフィン）などの反応ガスを送出するように適合される。一実施形態において、ガス送出システムは、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）および／または窒素（Ｎ２）などの不活性ガスを送出するように適合される。処理チャンバ１２２の圧力は、ガス送出システム１５０によって送出されたガスの流量と、真空ポンプ１１０のポンピングスピードを調整することによって制御可能である。スロットルバルブ１１１が、真空ポンプ１１０のポンピングスピードを調整するために使用されてもよい。
【００１９】
[0025]基板サポートアセンブリ１９４は概して、基板サポート部材１６２Ａを含有する基板サポート１６２を含む。基板サポート部材１６２Ａは、処理中に基板をアクティブに保持するために使用可能な在来の静電チャックであってもよく、あるいは簡素な基板サポートを備えてもよい。温度コントローラ１６１は概して、温度コントローラ１６１と、在来の熱交換器（図示せず）に結合された埋め込み型抵抗加熱要素や流体冷却チャネルなどの熱交換デバイスとを使用して基板サポート部材１６２Ａを所望の温度に加熱および／または冷却するように適合される。一実施形態において、温度コントローラ１６１は、動作し、かつ基板サポート部材１６２Ａ上に位置決めされた基板１０２を約２０℃〜約８００℃の温度に加熱するように適合される。
【００２０】
[0026]処理中、基板サポート１６２はＲＦ発生器１２３に接続されてもよいため、処理領域１２２に形成されたプラズマに存在するイオンを基板１０２の表面に引き付けるために、ＲＦバイアスが基板サポート１６２の一部に配置された導電要素に印加可能である。一実施形態において、ＲＦ発生器１２３は、基板洗浄プロセスのうちの１つ以上の部分で基板に陰極または陽極バイアスを発生させて、基板上の保有電荷を調整し、かつ／または基板表面のイオンおよびプラズマ衝突量を制御するように適合される。一実施形態において、基板サポート部材１６２Ａは接地されるかＤＣ（直流）バイアスされる。別の実施形態において、基板サポート部材１６２Ａおよび基板は、基板１０２のイオン衝突ダメージを最小化するために、プラズマプロセス時には電気的に浮遊している。
【００２１】
[0027]図１を参照すると、ＲＦ発生器１０８から処理領域１２２へのＲＦエネルギの送出によって処理領域１２２のガス原子はイオン化される。洗浄プロセス中に処理領域１２２で発生されたプラズマに基板が暴露されると、基板１０２の表面上の汚染物は、基板１０２の表面に当たるプラズマのイオン化原子によって移送されたエネルギゆえに、表面から払い落されるか離脱されることがある。一実施形態において、プラズマのイオン化ガス原子は、基板サポート部材１６２Ａを介して基板１０２に印加されたバイアスゆえに、基板１０２の表面に引き付けられることもある。
【００２２】
[0028]一実施形態において、ＲＦ発生器１０８によってコイル１０９に送出されたＲＦ電力は、低エネルギプラズマを形成するためにパルスされる。一実施形態において、パルスされたプラズマプロセスは概して、ＲＦ発生器１０８によってコイル１０９を使用することによって、時間の関数として処理領域１２２に送出された一連のシーケンシャルエネルギパルスである。処理領域１２２に形成されたプラズマを励起するために誘導ＲＦ源をパルスすることは、在来のプラズマ処理チャンバで共通して形成されたプラズマ電位ゆえに基板の表面にもたらされたダメージ量を最小化することになる。洗浄プロセスによって基板表面にもたらされたダメージを最小化または排除する必要性は、エピタキシャル層を形成するために準備された単結晶基板にとって重要である。基板表面へのダメージは、形成されたエピタキシャル層における欠陥およびストレスの数を減少するために、最小化される必要がある。したがって、誘導ＲＦ源電力をパルスすることによって、低電子温度および低イオンエネルギプラズマを生成および持続させることができる。概して、パルスＲＦ誘導プラズマによって発生されたイオンは、低イオンエネルギ（例えば、＜１０ｅＶ）でイオンを生成し、プラズマ内に位置決めされた基板にダメージを与えることはない。本明細書に説明されている実施形態のうちの１つ以上を享受可能なＲＦ電力のパルス方法の一例は、２００３年６月１２日に出願された、共に譲渡された米国特許第６，８３１，０２１号でさらに論じられており、これは参照により本明細書に組み入れられる。
【００２３】
[0029]図２Ａは、本発明の別の実施形態にしたがった洗浄チャンバ１００ａの側断面図を概略的に例示している。洗浄チャンバ１００ａは容量結合プラズマチャンバである。洗浄チャンバ１００ａは、処理チャンバアセンブリ１９６に結合され、かつ処理領域１３３を画成するチャンバ蓋１２９を備える。この構成において、チャンバ蓋アセンブリ１３０は、（シャワーヘッドとしても知られている）ガス分配プレート１３２と、ガス分配プレート１３２に略平行なブロッカープレート１３４を有するベースプレート１３１とを備える。ガス分配プレート１３２は、電気絶縁体１３５を使用してチャンバ壁１２８から分離されている。チャンバ蓋アセンブリ１３０はガス送出アセンブリ１５０に接続されている。ガス送出システム１５０からの反応および／または洗浄ガスは、ガス通路１３６を介して処理領域１３３に流されてもよい。ＲＦ源アセンブリ１９１は、ＲＦ電源を提供してプラズマを発生させるベースプレート１３１に結合されている。容量プラズマ発生のためのＲＦ源は概して、無線周波数（ＲＦ）電源、例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ発生器を備える。処理中、基板サポート部材１６２Ａは接地されてもよい。基板サポート部材１６２Ａとベースプレート１３１間のバイアス電位は、処理領域１３３でプラズマに着火してもよい。プラズマの活性種は、基板１０２を処理するために使用可能である。処理中、基板サポート１６２ＡはＲＦ発生器１２３に接続されてもよいため、処理領域１２２で発生されたプラズマに存在するイオンを基板１０２の表面に引き付けるために、基板サポート部材１６２Ａの複数の部分に配置されている導電要素にＲＦバイアスが印加可能である。容量結合プラズマ反応器についてのより詳細な説明は、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｇａｓｅｓ ｉｎ ａ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ」と題された米国特許第６，４９５，２３３号に見ることができ、これは参照により本明細書に組み入れられる。
【００２４】
[0030]上記の洗浄チャンバ１００および１００ａ（図１および２）は、半導体基板を洗浄するために使用されてもよい。特に、本発明の洗浄チャンバ１００および１００ａは、ダメージのない洗浄をシリコン表面に実施するために使用されてもよい。
【００２５】
[0031]別の実施形態において、洗浄チャンバは、ここに説明されている洗浄プロセスを実施するために使用されるプラズマを発生させるために、マイクロ波エネルギ源（図示せず）を使用してもよい。
【００２６】
基板表面の洗浄方法
[0032]図３は、本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板の洗浄方法２００のフローチャートを例示している。一実施形態において、方法２００は、上記の洗浄チャンバ１００または１００ａで実施されてもよい。一実施形態において、洗浄プロセスは概して、プラズマ洗浄プロセスを使用して、クリーンかつダメージのない表面を半導体基板上に形成する方法を提供する。
【００２７】
[0033]ステップ２１２において、洗浄チャンバ１００や洗浄チャンバ１００ａなどの洗浄チャンバの内部表面が再生されてもよい。一実施形態において、ステップ２１２は、洗浄チャンバの種々の内側表面に見られる不要な残渣材料および／または汚染物を除去するためのエッチングプロセスを行うことを備える。在来のスパッタエッチングおよび／または化学支援エッチングプロセスが、チャンバ壁やシールド１３０などの洗浄チャンバの内部表面を再生するために実施されてもよい。
【００２８】
[0034]一実施形態において、反応ガスのリモートまたはイン・シトゥ−プラズマが、洗浄チャンバの内部表面の汚染物を除去するために使用されてもよい。反応ガスは、共通して使用されているハロゲンおよびハロゲン化合物を含む広範囲のガスから選択されてもよい。例えば、反応ガスは、除去される堆積材料に応じて、三フッ化窒素（ＮＦ３）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）、ヘキサクロロエタン（Ｃ２Ｃｌ６）またはこれらの組み合わせなどの塩化物、フッ化物またはこれらの化合物であってもよい。
【００２９】
[0035]一実施形態において、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素または酸素などのキャリアガスが、不要な種を除去し、かつ／またはエッチングプロセスを支援したり、洗浄チャンバにおけるプラズマの初期化および／または安定化の助けとなるように、洗浄チャンバの処理領域に送出されてもよい。
【００３０】
[0036]一実施形態において、洗浄ガスが、洗浄チャンバの内部表面の、シリコン（Ｓｉ）などの（後述の）ゲッタリング材料を含むコーティングをエッチングするために洗浄チャンバに送出されてもよい。洗浄ガスは、加熱された三フッ化窒素（ＮＦ３）、塩化水素（ＨＣｌ）またはこれらの組み合わせを含んでもよい。一実施形態において、在来のリモートプラズマ源（ＲＰＳ）は、処理チャンバの処理領域に結合されてもよい。ＲＰＳは概して、真空ポンプ１１０によって空にされているチャンバコンポーネントから堆積物や他のプロセス副生成物を除去する、解離（Ｄｉｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）フッ素などの反応性洗浄剤を提供する。
【００３１】
[0037]ステップ２１４において、シャッターディスクまたはダミー基板が、図１および２Ａの基板サポート部材１６２Ａなどの基板サポート部材の上部表面をカバーするために使用されてもよい。シャッターディスクまたはダミー基板は、ステップ２１６などの後続の堆積時に基板サポート部材への堆積を防止するために使用され、処理中の基板は、洗浄チャンバ内に形成されたコーティングとは接触しない。基板サポート部材をカバーすることはまた、基板サポート部材が、処理中に基板を保持するように構成されている静電チャックである場合には、チャックに関する問題を回避することも可能である。
【００３２】
[0038]ステップ２１６において、一実施形態において、チャンバ壁１２８、シールド１３０、シャワーリング１３８、チャンバ蓋１２９などの洗浄チャンバコンポーネントのうちの１つ以上が、ゲッタリングコーティングをこの上に堆積することによって調節されてもよい。ゲッタリングコーティングは１つ以上のゲッタリング材料を含んでもよい。ゲッタリング材料という用語は概して、洗浄プロセス前またはこの最中に洗浄チャンバに見られる不純物を固定化および／または吸収（つまり、物理吸収または化学吸収）するために使用される任意の材料のことをいう。ゲッタリング材料は、洗浄チャンバにおける不要な副生成物を除去するように選択される一方で、新たな副生成物の発生、粒子の発生、ＲＦ電力の不要な消耗、または処理領域１２２に見られる所望の種の除去などの厄介な問題を提示することはない。ステップ２１６で形成された堆積ゲッタリングコーティングの厚さは約１０Ａ〜約１μｍであってもよい。内部表面のコーティングは、引き続き処理された基板の汚染物を減少または防止するために使用されてもよい。コーティングは、純シリコン材料（例えば、エピタキシャルＳｉ層、多結晶Ｓｉ層、アモルファスＳｉ層）、シリコン含有層、ゲルマニウム含有層、および／または、所望のレベルの１つ以上の共通ドーパント材料（例えば、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ））を含有するシリコンまたはゲルマニウム層、あるいはこれらの組み合わせを含んでもよい。純シリコンから形成されるコーティングは、エピタキシャル層をこの上に形成するシリコン基板に共通してみられる多くの汚染物に対して強力なゲッタリング作用を有すると考えられている。シリコンの使用はまた、金属汚染物や、基板の洗浄済み表面に後に形成されたエピタキシャル層の位置決めによってもたらされるデバイス歩留まりに対する粒子汚染の効果を最小化するのに有用である。一例では、ゲッタリングコーティングは、処理チャンバの処理領域に送出されたシラン（ＳｉＨ４）含有ガスを使用して、約０．１〜約５．０トールの圧力、および約２００ワット〜約２ｋＷのＲＦ電力に堆積されるのに対して、チャンバコンポーネントの温度は約２００℃〜約５００℃の範囲に維持される。
【００３３】
[0039]一実施形態において、酸素をゲッタリングするように構成されているゲッタリング材料の層が、洗浄チャンバの内部表面に堆積されてもよい。一実施形態において、コーティングは、約１０Ａ〜約１μｍの厚さのシリコン（Ｓｉ）層を備える。シリコンコーティングは、チャンバの処理領域に位置決めされた加熱済みコンポーネントにシリコン含有前駆体を送出する通常のＣＶＤまたはＡＬＤタイププロセスを使用して堆積されてもよい。ゲッタリング材料を受け取るコンポーネントは、外部ランプや埋め込み型抵抗加熱要素を使用して加熱されてもよく、かつ／またはＲＦプラズマを使用して加熱されてもよい。
【００３４】
[0040]ステップ２１６で堆積されたゲッタリング材料のコーティングは、洗浄プロセス時に生成された望ましくない種を固定化、吸収または吸着することができる。結果として、コーティングのゲッタリング能力は、アクティブ表面がカバーされるか、反応性が小さくなると低下する。この問題を補償するために、ゲッタリング材料の新たなコーティングが、ステップ２１２、２１４、２１６を繰り返すことによって処理領域１２２のコンポーネントに形成されてもよい。一実施形態において、ステップ２１２、２１４、２１６は、洗浄チャンバで各基板を処理する前に繰り返されてもよい。別の実施形態において、ステップ２１２、２１４、２１６は、洗浄チャンバで複数の基板を処理した後に繰り返されてもよい。
【００３５】
[0041]ゲッタリング材料の層を堆積した後、シャッターディスク、ダミーディスクまたはダミー基板は洗浄チャンバから除去される。次に、洗浄される基板が洗浄チャンバに配置される。洗浄チャンバは概して真空状態に保たれるため、酸素、炭素、フッ素、シリコンおよび塩素などの、基板表面に見られる汚染物および粒子は離脱または除去されてもよく、洗浄チャンバの内部表面に形成されたコーティングによってゲッタリングされることが可能である。
【００３６】
[0042]基板は次いで、後述される１つ以上の酸化およびエッチングステップを実施することによって洗浄される。酸化プロセスは、基板の表面に見られる、汚染され、またはダメージを受けたシリコンを消費するために使用される。形成された酸化層は次いで、新たなクリーンなシリコン表面を暴露するために除去される。酸化プロセスはステップ２２０で説明されており、エッチングステップはステップ２２２で説明されている。
【００３７】
[0043]ステップ２２０において、酸化剤が、洗浄中の基板の上部層に酸化物を発生させるために洗浄チャンバに送出される。一実施形態において、酸化剤はオゾン（Ｏ３）を含んでおり、これは、比較的低い温度でシリコンの酸化を可能にする。一実施形態において、オゾンは、プラズマ、紫外線（ＵＶ）エネルギ、またはプラズマおよびＵＶエネルギの組み合わせに酸素を暴露することによって、オゾン発生器で発生されてもよい。一実施形態において、ＵＶランプ１４５が、処理中に基板の表面にエネルギを送出するように位置決めされている。一実施形態（図示せず）では、ＵＶランプは、チャンバ壁１２８のうちの１つに形成されたポートを介してＵＶ光を送出できるように位置決めされている。酸化方法についての詳細な説明は、「Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｏｚｏｎｅ」と題された米国特許出願公開第２００６／０２２３３１５号と、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｓｅａｌｉｎｇ Ａｎ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌａｙｅｒ Ｏｎ Ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」と題された米国特許出願公開第２００２／０１１５２６６号に見ることができ、両者とも参照により本明細書に組み入れられる。
【００３８】
[0044]一実施形態において、基板表面は、高温酸化プロセスを使用して酸化される。この場合、基板は、図１の基板サポート部材１６２Ａなどの基板サポート部材で、約４００℃〜約７００℃の温度に加熱されてもよい。酸化時に、洗浄チャンバは、基板より低い温度に維持される。例えば、ガス分配経路を含む洗浄チャンバコンポーネント（例えば、壁、シールド）は、４００℃未満、つまり４００℃より実質的に低い温度に維持される。一実施形態において、基板サポート部材／ヒーターは約７００℃に維持され、洗浄チャンバは約３５０℃に維持される。一実施形態において、壁は、処理チャンバの壁に形成されたチャネルを流れる流体を使用して温度制御される。
【００３９】
[0045]ステップ２２２において、次いでエッチングプロセスが、ステップ２２０で形成された酸化物を除去するために実施される。エッチングプロセスは、物理的、化学的、あるいは物理的および化学的エッチング技術の組み合わせを使用して達成されてもよい。
【００４０】
[0046]化学的エッチングの場合、エッチングガスが洗浄チャンバに送出されてもよく、プラズマが、基板上で材料と化学反応する反応種を発生させるために着火されてもよい。この反応の揮発性副生成物は、洗浄チャンバに接続された真空システムによって除去され、さらに／またはステップ２１６でチャンバコンポーネントの表面に形成されたコーティングによってゲッタリングされる。エッチングガスは、塩素、フッ素、または、ステップ２２０で基板表面に形成された酸化物の除去に適した他の化合物を含んでもよい。一実施形態において、エッチングガスは、三フッ化窒素（ＮＦ３）、塩素イオン（Ｃｌ）、およびアルゴンなどのキャリアガスを含む。
【００４１】
[0047]物理的エッチングが、基板表面に衝突して、基板表面から材料を物理的に除去するために使用されるエネルギ種を提供するプラズマを発生させることによって実施される。場合によっては、基板サポートにバイアスを提供して、プラズマに形成されたイオンを基板表面に向かって加速させることが望ましい。衝突イオンは、スパッタエッチング動作によって、基板表面の材料を物理的に除去する。基板表面の低エネルギの物理的衝突は概して、基板表面のシリコン格子へのダメージ量を減少するのに望ましい。低電力バイアスは、酸化層を除去して、基板の表面へのダメージを最小化するために使用されてもよい。在来のドライエッチングプロセスは概して、プラズマ支援材料除去プロセスによって生成された基板材料格子のダメージに関係なく、材料を急速に除去するために使用される。在来のスパッタエッチング技術は概して、衝突イオン／および副生成物の高エネルギゆえに、エピタキシャル堆積ステップを実施する前に基板を洗浄するのには望ましくない。より具体的には、本発明のエッチングプロセスは、ステップ２２２において基板表面で暴露された結晶性材料へのダメージを最小化するために、エッチングプロセス時に形成されたイオンのエネルギを調整する工程を備える。一実施形態において、ゲッタリング層をこの中に配置しているチャンバにおいて低ＲＦ電力の材料除去プロセスを使用することによって、ステップ２２２で実施された材料除去プロセスは、ダメージのない、かつクリーンな表面を基板に形成することになり、このことは、後続の堆積プロセス時に高品質のエピタキシャル層が形成されることを保証するのに重要である。一実施形態において、ＲＦ発生器１２３は、約２５Ｗ〜約５００Ｗの平均ＲＦバイアス電力を、基板サポート１６２に配置された導電要素に送出して、エッチングプロセスを実施するように適合される。
【００４２】
[0048]方法２００の代替実施形態において、ステップ２１６は、ステップ２２０の後で、ステップ２２２を実施する前に実施される。この代替実施形態の一態様では、ステップ２２０および２２２は異なるチャンバで実施されるため、ゲッタリング層は、ステップ２２２を実施する前に、酸化基板の表面には堆積されない（ステップ２１６）。単一の洗浄チャンバが使用される代替実施形態の別の態様では、ステップ２２０が基板に実施されてから、基板は洗浄チャンバから除去されるため、ダミー基板は、酸化基板の表面をゲッタリング材料でコーティングすることなくステップ２１６が実施されるように挿入可能であり、そしてダミー基板は除去されて、酸化基板が保有されるため、ステップ２２２は実施可能である。
【００４３】
[0049]図４は、物理的エッチングプロセスをもたらしうる機構を概して例示している、洗浄チャンバ３００の部分的側断面図を概略的に例示している。洗浄チャンバ３００は、処理領域３０２を画成するチャンバ本体３０１を有する。洗浄される基板３０３は、処理領域３０２において基板サポート３０４上に配置されてもよい。コイル３０５が、処理領域３０２の上部にプラズマ３０８を発生させるために、チャンバ本体３０１の上部の外側に位置決めされる。ＲＦ源３０６が、プラズマを発生させるためのＲＦエネルギを提供するために、コイル３０５に接続されてもよい。バイアス源３０７が、基板３０３および／または基板サポート３０４にバイアス電位を提供するために、基板サポート３０４に結合されてもよい。プラズマ３０８で発生された活性種３０９またはイオン３１０は、基板３０３の上部表面３０３Ａに引き付けられてもよく、この上の材料を除去する。
【００４４】
[0050]一実施形態において、活性種３０９および／またはイオン３１０のエネルギは、材料の除去中に上部表面３０３Ａに物理的ダメージが生じないように調整されてもよい。この調整は、基板ＲＦバイアス電力を低下させ、基板全体に印加されたバイアス電位を調整し、プラズマ発生コンポーネント（例えば、誘導結合デバイス（例えば、コイル））、容量結合デバイス（例えば、シャワーヘッド、マイクロ波源））に送出されたＲＦ電力をパルスにし、基板のＲＦバイアス電力をパルスにし、エッチングガスに軽量な原子種を含有するプラズマを形成し、プラズマを閉じ込めるためにプラズマシールドを使用し、プラズマに対する基板の処理位置を調整することによって、かつ／またはこれらの組み合わせによって達成されてもよい。
【００４５】
[0051]一実施形態において、活性種のエネルギは、基板サポートに送出された低ＲＦバイアス電力を使用することによって減少されてもよい。一実施形態において、図４のバイアス源３０７などのバイアス源の電力は、基板の上部表面から二酸化シリコンを除去するために、約５０Ｗに設定されてもよい。
【００４６】
[0052]一実施形態において、図４のバイアス源３０７などのバイアス源の電位は、基板上のバイアスを低下させるために陰極でなくなるように調整されてもよい。一実施形態において、バイアス源は排除されてもよく、また基板は、接地された基板サポートに位置決めされる。別の実施形態において、リバースバイアスが、プラズマにおけるイオンおよび反応性イオン種に反発力を加えるために印加されてもよい。例えば、シリコン・オン・インシュレータ基板を洗浄する場合にリバースバイアスが使用されてもよい。
【００４７】
[0053]一実施形態において、プラズマエネルギは、ＲＦ源および／または基板バイアス源をパルスすることによって低下されてもよい。エネルギ低下の度合いは、プラズマ発生コンポーネント（例えば、コイル、シャワーヘッド、マイクロ波源）に送出されたＲＦパルスのデューティサイクルを調整することによって制御されてもよい。ＲＦ源をパルスすることによって、ＲＦ源によって発生されたプラズマの活性種の密度を低下させる。一実施形態において、洗浄プロセス時に洗浄チャンバに低エネルギプラズマを維持するように、ＲＦ源がパルスされる。ＲＦ源をパルスすることによって、プラズマ処理領域の全プラズマおよび活性種密度を低下させることによって、衝突する種のエネルギおよび数を減少して、基板へのダメージを回避する。パルスプラズマプロセスに関する詳細な記述は、２００７年１２月２０に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ａ Ｈｉｇｈ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｇａｔｅ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｌａｓｍａ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題された米国特許出願第１１／６１４，０１９号（整理番号第ＡＰＰＭ１０９８３号）に見られ、これは参照により本明細書に組み入れられる。
【００４８】
[0054]一実施形態において、エッチングガスは、低エネルギプラズマを発生させて、物理的エッチングプロセスによって基板表面に生成されたダメージを減少または最小化するために使用される１つ以上のより軽量な種を含む。一実施形態において、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、水素（Ｈ２）またはこれらの組み合わせなどのより軽量なガス種が、アルゴン（Ａｒ）などの他のプロセスガスを含有するエッチングガスに添加されてもよい。一実施形態において、エッチングガスはアルゴンおよびヘリウムを含む。別の実施形態において、エッチングガスは、アルゴン、ヘリウムおよび水素ガスを実質的に含む。別の実施形態において、エッチングガスはアルゴンおよび水素を含む。別の実施形態において、エッチングガスはアルゴンおよび窒素を含む。さらに別の実施形態において、エッチングガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）または水素（Ｈ２）を実質的に含む。
【００４９】
[0055]別の実施形態において、プラズマシールド１４０（図２Ｂ）は、処理中に基板の表面付近に位置決めされてもよい。図２Ｂは、プラズマシールド１４０を含有する洗浄チャンバ１００の一実施形態の側断面図を概略的に例示している。プラズマシールドは、基板の表面付近で衝突する種の量および／またはエネルギを減少または最小化するために使用される。プラズマシールド１４０は、処理中にプラズマおよび／またはプロセスガスの一部を通過させる孔あきまたは多孔性材料であってもよい。一実施形態において、孔は、プラズマシールドを通過する複数のホール１４１である。一実施形態において、プラズマシールドは誘電材料からなるか、誘電材料でコーティングされ、これはプラズマおよびプロセスガス（例えば、石英、ＳｉＯ２）と両立する。一実施形態において、プラズマシールドは、チャンバ蓋１２９やチャンバ壁１２８が作られる材料などの、チャンバの他のコンポーネントと同じ材料からなる。一実施形態において、プラズマシールドは、シリコン、イットリウム、酸化イットリウム、ゲルマニウム、ホウ素、リンおよびシリコンゲルマニウム化合物からなる群より選択された材料からなる。
【００５０】
[0056]別の実施形態において、処理中の基板と、洗浄チャンバで発生されたプラズマとの相対的位置は、プラズマにおけるイオンや活性種による基板表面への衝突量を調整するように調整されてもよい。同様の調整は、「Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ｈｉｇｈ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｇａｔｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｏｒ Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ ＴＦＴｓ」と題された、共に譲渡された米国特許出願公開第２００６／０１０５１１４号に説明されており、これは参照により本明細書に組み入れられる。
【００５１】
[0057]図３を再度参照すると、ステップ２２２の例示的エッチングプロセスは、図１の洗浄チャンバ１００に類似する洗浄チャンバにおいて、基板の上部表面に形成されたシリコン酸化物を除去するために実施されてもよい。処理中、チャンバ圧力は約１ミリトール〜約１トールに維持されてもよい。一実施形態において、チャンバ圧力は約２０ミリトール〜約８００ミリトールに維持されてもよい。ヘリウムおよびアルゴンを含むエッチングガスが処理領域に提供されてもよい。一実施形態において、チャンバ圧力は約５ミリトール〜約２０ミリトールであってもよく、エッチングガスは主にヘリウムを含む。処理中の基板はまた、最大約７００℃の温度に加熱されてもよい。洗浄チャンバは、約２０℃〜約４００℃の温度に維持されてもよい。一実施形態において、チャンバは約３０℃の温度に維持される。チャンバ壁をより低い温度に維持することは、チャンバ壁の腐食を少なくする助けとなりうると思われる。
【００５２】
[0058]図３に戻ると、ステップ２２０、２２２は、基板が洗浄されるまで、１回以上繰り返されてもよい。基板表面が洗浄されると、ステップ２２４および／またはステップ２２６は、クリーンな基板表面に実施されてもよい。
【００５３】
[0059]ステップ２２４において、パッシベーション処置は洗浄済み基板に実施されるため、後続のエピタキシャル堆積プロセスまで基板がクリーンなままである。一実施形態において、パッシベーション処置は、パッシベーションガスを流すステップと、パッシベーションガスのプラズマを発生させるステップとを備える。一実施形態において、パッシベーションガスは、洗浄済みシリコン表面を水素で終端するために使用される希釈濃度の水素ガス（Ｈ２）を含む。一実施形態において、パッシベーション処置は、約１％の水素ガスを含む水素含有ガスを送出するステップを備えるが、基板は約５０〜約５００℃の温度に維持される。
【００５４】
[0060]ステップ２２６において、エピタキシャルシリコン層が、エピタキシャルチャンバにおいて洗浄済み基板上に成長されてもよい。ＣＶＤプロセスを使用してシリコンエピタキシャル層を成長させるために、基板は、例えば約５００℃〜８００℃の高温、かつ低圧力状態または大気圧に設定されたエピタキシャルチャンバに位置決めされる。高温および低圧力状態を維持しつつ、モノシランガスやジクロロシランガスなどのシリコン含有ガスがエピタキシャルチャンバに供給されて、シリコンエピタキシャル層が気相成長によって成長されて、基板と同じ結晶配向を有する半導体層を形成する。プロセスは、約０．１トール〜約７６０トールの範囲の圧力で動作してもよい。シリコン含有膜を堆積するために使用されてもよいハードウェアは、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣａｌｉｆにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｃから入手可能なＥｐｉ Ｃｅｎｔｕｒａ ＲＴＭシステムおよびＰｏｌｙ Ｇｅｎ ＲＴＭシステムを含む。エピタキシャルチャンバについての詳細な説明は、「Ｍｏｄｕｌａｒ ＣＶＤ ＥＰＩ ３００ｍｍ Ｒｅａｃｔｏｒ」と題され、２００７年６月２５日に出願された米国特許出願第１１／７６７，６１９号（整理番号第１０３９４号）に見られ、参照により本明細書に組み入れられる。
【００５５】
[0061]方法２００は、洗浄チャンバおよびエピタキシャルチャンバを備えるクラスタツールで実施されてもよい。在来の構成では、基板は、在来の洗浄プロセス（例えば、ウェット洗浄プロセス）を実施した後、エピタキシャル堆積チャンバに移送されてエピタキシャル層を形成するまでの期間待機させられてもよい。待機するプロセスは、基板表面の清浄度に影響する恐れがあり、これはウェーハ間のプロセス結果に影響する恐れがある。一実施形態において、ステップ２２４の完了と後続のエピタキシャル層堆積プロセス（つまり、ステップ２２６）との間のタイミングは、パッシベーションプロセスが完了された直後に基板がエピタキシャルチャンバに移送されるようにスケジューリングされる。プロセスタイミング、つまりスケジューリングを制御するコントローラ１４７の使用は、プロセス反復性およびデバイス歩留まりを改良することができる。一実施形態において、待ちステップが、パッシベーション後の待機を排除するために、ステップ２２４の前に追加されてもよい。別の実施形態において、ステップ２２２および／または２２４が完了されるとエピタキシャル堆積チャンバが基板を受け取る用意ができることをコントローラ１４７が確認するまで、ステップ２２２および／またはステップ２２４は開始されない。
【００５６】
[0062]一実施形態において、ステップ２２０は第１の洗浄チャンバ１００で実施され、ステップ２２２は第２の洗浄チャンバ１００で実施されて、ステップ２２０がステップ２２２に対して有する、またはこの反対のプロセス作用を減少させる。一実施形態において、第１の洗浄チャンバ１００はステップ２１２〜２２０を実施してもよく、第２の洗浄チャンバ１００はステップ２１２〜２１６およびステップ２２２〜２２４を実施してもよい。
【００５７】
[0063]コントローラ１４７は概して、第１の洗浄チャンバ１００およびシステム４００（図５）の制御および自動化を容易にするように設計されており、また通常、中央演算処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）と、メモリ（図示せず）と、サポート回路（またはＩ／Ｏ）（図示せず）とを含んでもよい。ＣＰＵは、種々のチャンバプロセスおよびハードウェア（例えば、検出器、モータ、流体送出ハードウェアなど）を制御するための工業設定で使用され、かつシステムおよびチャンバプロセス（例えば、基板位置、プロセス時間、検出信号など）を監視する任意の形態のコンピュータプロセッサのうちの１つであってもよい。メモリはＣＰＵに接続されており、またランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、あるいは他の形態のローカルまたはリモートディジタル記憶装置などの容易に入手可能なメモリのうちの１つ以上であってもよい。ソフトウェア命令およびデータは、ＣＰＵに命令するために、コード化されてメモリに記憶可能である。サポート回路はまた、在来の方法でプロセスをサポートするために、ＣＰＵに接続されている。サポート回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含んでもよい。コントローラ１４７によって読み取り可能なプログラム（またはコンピュータ命令）は、いずれのタスクが基板に実施可能であるかを判断する。好ましくは、プログラムは、コントローラ１４７によって読み取り可能なソフトウェアであり、これは、少なくともプロセスレシピシーケンシング、基板位置情報、種々の制御コンポーネントの動きシーケンス、プロセス制御、プロセスタイミング、スケジューリング、待ちステップ、およびこれらの組み合わせを発生および記憶するためのコードを含む。
【００５８】
クラスタツール
[0064]図５は、本発明の一実施形態にしたがった、半導体処理用のクラスタツール４００の平面図を例示している。クラスタツールは、半導体製作プロセスで種々の機能を実施する複数のチャンバを備えるモジュラシステムである。クラスタツール４００は、１対のロードロック４０５を介してフロントエンド環境４０４に接続されている中央移送チャンバ４０１を備える。ファクトリインタフェースロボット４０８Ａおよび４０８Ｂはフロントエンド環境４０４に配置されており、また、ロードロック４０５と、フロントエンド環境４０４に搭載されている複数のポッド４０３との間で基板をシャトル移送するように構成されている。
【００５９】
[0065]複数のチャンバ４０７、４０８、４０９および４１０が、所望のプロセスを実施するために、中央移送チャンバ４０１に搭載されている。中央移送チャンバ４０１に配置されている中央ロボット４０６は、ロードロック４０５とチャンバ４０７、４０８、４０９、４１０の間、あるいはチャンバ４０７、４０８、４０９、４１０の間に基板を移送するように構成されている。
【００６０】
[0066]一実施形態において、クラスタツール４００は、図１の洗浄チャンバ１００などの洗浄チャンバと、２つのエピタキシャルチャンバ４０７、４０８とを備える。チャンバ４１０は、図１に説明されている洗浄チャンバ１００などの洗浄チャンバであってもよい。チャンバ４１０は、エピタキシャル成長プロセスの前に基板を洗浄するように構成されている。チャンバ４０７、４０８は、エピタキシャル成長プロセスを実施可能なエピタキシャルチャンバであってもよい。例示的なエピタキシャルチャンバは、「Ｍｏｄｕｌａｒ ＣＶＤ ＥＰＩ ３００ｍｍ Ｒｅａｃｔｏｒ」と題され、２００７年６月２５日に出願された米国特許出願第１１／７６７，６１９号（整理番号第１０３９４号）に見られ、これは参照により本明細書に組み入れられる。
【００６１】
[0067]クラスタツール４００は、上記の方法２００を実施するために使用されてもよい。処理中、処理される基板は、ポッド４０３のクラスタツール４００に到着してもよい。基板は、ファクトリインタフェースロボット４０８Ａまたは４０８Ｂによってポッド４０３から、真空互換ロードロック４０５に移送される。基板は次いで、概して真空状態に保たれている移送チャンバ４０１において中央ロボット４０６によって取り上げられる。中央ロボット４０６は次いで、基板を洗浄チャンバ４１０にロードし、この内部表面は、方法２００のステップ２１２、２１４、２１６に説明されているように再生およびコーティングされている。方法２００のステップ２２０、２２２、２２４を含む洗浄プロセスは、洗浄チャンバ４１０において基板に実施されてもよい。中央ロボット４０６は次いで、洗浄チャンバ４１０から基板を取り上げ、使用可能なエピタキシャルチャンバ４０７または４０８にこの基板をロードする。エピタキシャル層は、エピタキシャルチャンバ４０７または４０８において洗浄済み基板上に成長されてもよい。
【００６２】
[0068]一実施形態において、クラスタツール４００は、チャンバ４０９およびチャンバ４１０の位置（図５）に位置決めされている２つの洗浄チャンバ１００（または１００ａ）と、チャンバ４０７またはチャンバ４０８の位置に位置決めされている２つのエピタキシャルチャンバとを含有するように構成されている。上記のように、この構成では、エピタキシャルチャンバ４０７、４０８のいずれかでエピタキシャル層堆積ステップ２２６を実施する前に、一方の洗浄チャンバ（例えば、チャンバ４１０）でステップ２２０を実施し、もう一方の洗浄チャンバ（例えば、チャンバ４０９）でステップ２２２および２２４を実施するのが望ましいこともある。
【００６３】
[0069]別の実施形態において、クラスタツールは、プラズマ含浸イオン注入（Ｐ３Ｉ）チャンバを備える。例えば、チャンバ４０９は、基板上のエピタキシャル層に１つ以上のドーパントを注入するように構成されているＰ３Ｉチャンバであってもよい。例示的なＰ３Ｉチャンバは、「Ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｔｏｒｒｏｉｄａｌ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ ｗｉｔｈ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ」と題された米国特許第６，９３９，４３４号と、「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｕｓｉｎｇ Ｐｌａｓｍａ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ」と題された米国特許第６，８９３，９０７号に見られ、これらは参照により本明細書に組み入れられる。
【００６４】
[0070]上記は本発明の実施形態を目的としているが、本発明の他のさらなる実施形態も、この基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、またこの範囲は以下の特許請求の範囲によって判断される。
【符号の説明】
【００６５】
１００、１００ａ…洗浄チャンバ、１０２…基板、１０８…ＲＦ発生器、１０８Ａ…ＲＦ整合回路、１０９…コイル、１１０…真空ポンプ、１１１…スロットルバルブ、１２２…処理領域、１２７…チャンバベース、１２８…チャンバ壁、１２９…チャンバ蓋、１３０…シールド、１３１…ベースプレート、１３２…ガス分配プレート、１３５…電気絶縁体、１４０…プラズマシールド、１４１…ホール、１５０…ガス送出システム、１６１…温度コントローラ、１６２…基板サポート、１６２Ａ…基板サポート部材、１９１…ＲＦ源アセンブリ、１９３…処理チャンバアセンブリ、１９４…基板サポートアセンブリ、２００…方法、３００…洗浄チャンバ、３０１…チャンバ本体、３０２…処理領域、３０３…基板、３０３Ａ…上部表面、３０４…基板サポート、３０５…コイル、３０６…ＲＦ源、３０７…バイアス源、３０８…プラズマ、３０９…活性種、３１０…イオン、４００…クラスタツール、４０１…中央移送チャンバ、４０３…ポッド、４０４…フロントエンド環境、４０５…ロードロック、４０６…中央ロボット、４０７、４０８、４０９、４１０…チャンバ、４０８Ａ、４０８Ｂ…ファクトリインタフェースロボット。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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